Коэффициент увлажнения формула. Что такое коэффициент увлажнения и как он определяется
Испаряемость
Количество осадков еще не дает полного представления об обеспеченности территории влагой, так как часть атмосферных осадков испаряется с поверхности, а другая часть просачивается в почву.При различных температурах с поверхности испаряется различное количество влаги. Количество влаги, которое может испаряться с водной поверхности при данной температуре, называется испаряемостью. Она измеряется в миллиметрах слоя испарившейся воды. Испаряемость характеризует возможное испарение. Фактическое же испарение не может быть больше годовой суммы осадков. Поэтому в пустынях Средней Азии оно составляет не более 150-200 мм в год, хотя испаряемость здесь в 6-12 раз выше. К северу испарение возрастает, достигая 450 мм в южной части тайги Западной Сибири и 500-550 мм в смешанных и широколиственных лесах Русской равнины. Далее к северу от этой полосы испарение вновь уменьшается до 100-150 мм в прибрежных тундрах. В северной части страны испарение ограничивается не количеством осадков, как в пустынях, а величиной испаряемости.
Коэффициент увлажнения
Для характеристики обеспеченности территории влагой используется коэффициент увлажнения -- отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период.
Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше климат. Близ северной границы лесостепной зоны количество осадков примерно равно годовой испаряемости. Коэффициент увлажнения здесь близок к единице. Такое увлажнение считается достаточным. Увлажнение лесостепной зоны и южной части зоны смешанных лесов колеблется от года к году в сторону то увеличения, то понижения, поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте увлажнения меньше единицы увлажнение считается недостаточным (степная зона). В северной части страны (тайга, тундра) количество осадков превышает испаряемость. Коэффициент увлажнения здесь больше единицы. Такое увлажнение называют избыточным.
Коэффициент увлажнения выражает соотношение тепла и влаги на той или иной территории и является одним из важных климатических показателей, так как определяет направление и интенсивность большинства природных процессов.
В районах избыточного увлажнения много рек, озер, болот. В преобразовании рельефа преобладает эрозия. Широко распространены луга и леса.
Высокие годовые значения коэффициента увлажнения (1,75-2,4) характерны для горных территорий с абсолютными отметками поверхности 800-1200 м. Эти и другие, более высокогорные, районы находятся в условиях избыточного увлажнения с положительным балансом влаги, избыток которой составляет 100 - 500 мм в год и более. Минимальные значения коэффициента увлажнения от 0,35 до 0,6 свойственны степной зоне, подавляющая часть поверхности которой расположена на отметках менее 600 м абс. высоты. Баланс влаги здесь отрицателен и характеризуется дефицитом от 200 до 450 мм и более, а территория, в целом - недостаточным увлажнением, типичным для полуаридного и даже аридного климата. Основной период испарения влаги длится с марта по октябрь, а ее максимальная интенсивность приходится на наиболее жаркие месяцы (июнь -- август). Наименьшие значения коэффициента увлажнения наблюдаются именно в эти месяцы. Нетрудно заметить, что величина избыточного увлажнения горных территорий сопоставима, а в некоторых случаях и превышает суммарное количество атмосферных осадков степной зоны.
Коэффициент увлажнения Высоцкого -- Иванова
Коэффициент увлажнения -- соотношение между количеством выпадающих атмосферных осадков за год или другое время и испаряемостью определенной территории. Коэффициент увлажнения является показателем соотношением тепла и влаги. Впервые способ характеристики климата как фактора водного режима почв был введен в практику почвоведения Г. Н. Высоцким. Им было введено понятие о коэффициенте увлажнения территории (К) как о величине, показывающей отношение суммы осадков (Q, мм) к испаряемости (V, мм) за тот же период (К=Q/V). По его подсчетам эта величина для лесной зоны равна 1,38, для лесостепной-- 1,0, для степной черноземной-0,67 и для зоны сухих степей -- 0,3.
В дальнейшем понятие о коэффициенте увлажнения было детально разработано Б. Г. Ивановым (1948) для каждой почвенно-географической зоны, а коэффициент стал называться коэффициентом Высоцкого -- Иванова (КУ).
По обеспеченности суши водой и особенностям почвообразования на земном шаре можно выделить следующие области (Будыко, 1968)(табл.2)
Таблица 2
Климатические области
В соответствии с поступлением влаги и ее дальнейшим перераспределением каждый природный регион характеризуется показателем радиационного индекса сухости
где Я-- радиационный баланс, кДж/(см 2 *год); r -- количество осадков в год, мм; a -- скрытая теплота фазовых преобразований воды, Дж/г.
Количество осадков еще не дает полного представления об обеспеченности территории влагой, так как часть испаряется с поверхности, а другая часть просачивается в .
При различных температурах с поверхности испаряется различное количество влаги. Количество влаги, которое может испаряться с водной поверхности при данной температуре, называется испаряемостью. Она измеряется в миллиметрах слоя испарившейся воды. Испаряемость характеризует возможное испарение. Фактическое же испарение не может быть больше годовой суммы осадков. Поэтому в Средней Азии оно составляет не более 150-200 мм в год, хотя испаряемость здесь в 6-12 раз выше. К северу испарение возрастает, достигая 450 мм в южной части и 500-550 мм Русской . Далее к северу от этой полосы испарение вновь уменьшается до 100-150 мм в прибрежных . В северной части страны испарение ограничивается не количеством осадков, как в пустынях, а величиной испаряемости.
Для характеристики обеспеченности территории влагой используется коэффициент увлажнения - отношение годовой суммы осадков к испаряемости за этот же период:k=O/U
Чем меньше коэффициент увлажнения, тем суше .
Близ северной границы количество осадков примерно равно годовой испаряемости. Коэффициент увлажнения здесь близок к единице. Такое увлажнение считается достаточным. Увлажнение лесостепной зоны и южной части зоны колеблется от года к году в сторону то увеличения, то понижения, поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте увлажнения меньше единицы увлажнение считается недостаточным ( зона). В северной части страны (тайга, тундра) количество осадков превышает испаряемость. Коэффициент увлажнения здесь больше единицы. Такое увлажнение называют избыточным.
Задание 1.
Вычислите коэффициент увлажнения для пунктов, указанных в таблице, определите, в каких природных зонах они находятся и какое увлажнение для них характерно.
Коэффициент увлажнения определяется по формуле:
К - коэффициент увлажнения в виде дроби или в %; Р - количество атмосферных осадков в мм; Ем - испаряемость в мм. Согласно Н.Н. Иванову коэффициент увлажнения для лесной зоны равен 1,0-1,5; лесостепи 0,6 - 1,0; степи 0,3 - 0,6; полупустыни 0,1 - 0,3; пустыни менее 0,1.
Характеристика увлажнения по природным зонам
Испаряемость |
Коэффициент увлажнения |
Увлажнение |
Природная зона |
||
недостаточное |
лесостепь |
||||
недостаточное | |||||
недостаточное | |||||
недостаточное |
полупустыня |
Для приближенной оценки условий увлажнения используется шкала: 2,0 - избыточное увлажнение, 1,0-2,0 - удовлетворительное увлажнение, 1,0-0,5 - засушливо, недостаточное увлажнение, 0,5 - сухо
Для 1 пункта:
К = 520/610 К = 0,85
Засушливо, недостаточное увлажнение, природная зона - лесостепь.
Для 2 пункта:
К = 110/1340 К = 0,082
Сухо, недостаточное увлажнение, природная зона - пустыня.
Для 3 пункта:
К = 450/820 К = 0,54
Засушливо, недостаточное увлажнение, природная зона - степь.
Для 4 пункта:
К = 220/1100 К = 0,2
Сухо, недостаточное увлажнение, природная зона - полупустыня.
Задание 2.
Вычислите коэффициент увлажнения для Вологодской области, если годовое количество осадков в среднем составляет 700 мм, испаряемость - 450 мм. Сделайте вывод о характере увлажнения в области. Подумайте, как будет изменяться увлажнение в различных условиях холмистого рельефа.
Коэффициент увлажнения (по Иванову Н. Н.) определяется по формуле:
где, К - коэффициент увлажнения в виде дроби или в %; Р - количество атмосферных осадков в мм; Ем - испаряемость в мм.
К = 700/450 К = 1,55
Вывод: В Вологодской области, находящейся в природной зоне - тайга, увлажнение избыточное, т.к. коэффициент увлажнения больше 1.
Увлажнение в различных условиях холмистого рельефа будет меняться, это зависит: от географической широты местности, занимаемой площади, близости океана, высоты рельефа, коэффициента увлажнения, подстилающей поверхности, экспозиции склонов.
Это интересно:
Геологическое строение.
Центральную, большую часть Северной Америки занимает докембрийская Северо-Американская (Канадская) платформа (включающая также о. Гренландия без его северных и северо-восточных окраин), которая окаймляется складчатыми горными сооружениями...
Климат
Умеренный океанический. Западное и северо-западное побережье Ирландии омываются Гольфстримом, поэтому климат здесь достаточно теплый и влажный. Погода непредсказуема - ливень может многократно сменяться солнцем по несколько раз за день. Д...
Современная флора
пустыни
Для климата сахарского региона характерны высокие температуры воздуха, часто с резкими и большими перепадами, и незначительное количество осадков, выпадающих крайне неравномерно. На участках подлинной пустыни, которые находятся в этом же...
Нетрудно
видеть, что на земной поверхности постоянно
происходят два противоположно
направленных процесса - орошение
местности осадками и иссушение ее
испарением. Оба эти процесса сливаются в
единый и противоречивый процесс
атмосферного увлажнения, под которым
понимается соотношение количества осадков
и испаряемости.
Существует более двадцати способов его
выражения. Показатели называются индексами
и коэффициентами или сухости воздуха, или
атмосферного увлажнения. Наиболее известны
следующие:
1.
Гидротермический
коэффициент Г. Т. Селянинова.
2.
Радиационный
индекс сухости М. И. Будыко.
3.
Коэффициент
увлажнения Г. Н. Высоцкого - Н. Н. Иванова.
Лучше всего его выразить в %. Например, в
европейской тундре осадков выпадает 300 мм, а
испаряемость только 200 мм, следовательно,
осадки превосходят испаряемость в 1,5 раза,
атмосферное увлажнение равно 150%, или =1,5.
Увлажнение бывает избыточным, больше 100%,
или /01,0, когда осадков выпадает больше, чем
может их испариться; достаточным, при
котором сумма осадков и испаряемость
приблизительно равны (около 100%), или С = 1,0;
недостаточным, меньше 100%. или К<1,0, если
испаряемость превосходит количество
осадков; в последней градации полезно
выделить ничтожное увлажнение, в котором
осадки составляют ничтожную (13% и меньше,
или К = 0,13) долю испаряемости.
4.
В
Европе и США пользуются коэффициентом Ч. У.
Тортвейта, довольно сложным и весьма
неточным; рассматривать его здесь нет
необходимости. Обилие способов выражения
увлажнения воздуха говорит о том, что ни
один из них не может считаться не только
точным, но и более верным, чем другие.
Довольно широко пользуются формулой
испаряемости и коэффициентом увлажнения Н.
Н. Иванова и для целей землеведения он
наиболее выразителен.
Коэффициент увлажнения - соотношение
между количеством выпадающих атмосферных
осадков за год или другое время и
испаряемостью определенной территории.
Коэффициент увлажнения является
показателем соотношением тепла и влаги.
Обычно различают зону избыточного увлажнения, где К больше 1, например, в тундролесьях и тайге К = 1,5; зону неустойчивого увлажнения - в лесостепи 0,6-1,0; зону недостаточного увлажнения - в полупустыне 0,1-0,3, а в пустыне меньше 0,1.
Количество
осадков еще не дает полного представления
об обеспеченности территории влагой, так
как часть атмосферных осадков испаряется с
поверхности, а другая часть просачивается в
почву.
При
различных температурах с поверхности
испаряется различное количество влаги.
Количество влаги, которое может испаряться
с водной поверхности при данной
температуре, называется испаряемостью. Она
измеряется в миллиметрах слоя испарившейся
воды. Испаряемость характеризует возможное
испарение. Фактическое же испарение не
может быть больше годовой суммы осадков.
Поэтому в пустынях Средней Азии оно
составляет не более 150-200 мм в год, хотя
испаряемость здесь в 6-12 раз выше. К северу
испарение возрастает, достигая 450 мм в южной
части тайги Западной Сибири и 500-550 мм в
смешанных и широколиственных лесах Русской
равнины. Далее к северу от этой полосы
испарение вновь уменьшается до 100-150 мм в
прибрежных тундрах. В северной части страны
испарение ограничивается не количеством
осадков, как в пустынях, а величиной
испаряемости.
Для
характеристики обеспеченности территории
влагой используется коэффициент
увлажнения - отношение годовой суммы
осадков к испаряемости за этот же период.
Чем
меньше коэффициент увлажнения, тем суше
климат. Близ северной границы лесостепной
зоны количество осадков примерно равно
годовой испаряемости. Коэффициент
увлажнения здесь близок к единице. Такое
увлажнение считается достаточным.
Увлажнение лесостепной зоны и южной части
зоны смешанных лесов колеблется от года к
году в сторону то увеличения, то понижения,
поэтому оно неустойчивое. При коэффициенте
увлажнения меньше единицы увлажнение
считается недостаточным (степная зона). В
северной части страны (тайга, тундра)
количество осадков превышает испаряемость.
Коэффициент увлажнения здесь больше
единицы. Такое увлажнение называют
избыточным.
Коэффициент
увлажнения выражает соотношение тепла и
влаги на той или иной территории и является
одним из важных климатических показателей,
так как определяет направление и
интенсивность большинства природных
процессов.
В
районах избыточного увлажнения много рек,
озер, болот. В преобразовании рельефа
преобладает эрозия. Широко распространены
луга и леса.
Высокие годовые значения коэффициента увлажнения (1,75-2,4) характерны для горных территорий с абсолютными отметками поверхности 800-1200 м. Эти и другие, более высокогорные, районы находятся в условиях избыточного увлажнения с положительным балансом влаги, избыток которой составляет 100 - 500 мм в год и более. Минимальные значения коэффициента увлажнения от 0,35 до 0,6 свойственны степной зоне, подавляющая часть поверхности которой расположена на отметках менее 600 м абс. высоты. Баланс влаги здесь отрицателен и характеризуется дефицитом от 200 до 450 мм и более, а территория, в целом - недостаточным увлажнением, типичным для полуаридного и даже аридного климата. Основной период испарения влаги длится с марта по октябрь, а ее максимальная интенсивность приходится на наиболее жаркие месяцы (июнь - август). Наименьшие значения коэффициента увлажнения наблюдаются именно в эти месяцы. Нетрудно заметить, что величина избыточного увлажнения горных территорий сопоставима, а в некоторых случаях и превышает суммарное количество атмосферных осадков степной зоны.
Количество выпадающих осадков без учета ландшафтных условий - величина абстрактная, потому что она не определяет условий увлажнения территории. Так, в тундре Ямала и полупустынях Прикаспийской низменности выпадает одинаковое количество осадков - около 300 мм, но в первом случае увлажнение избыточное, велика заболоченность, во втором - увлажнение недостаточное, растительность здесь сухолюбивая, ксерофитная.
Под увлажнением территории понимают соотношение между количеством атмосферных осадков (/?), выпадающих в данной местности, и испаряемостью (Е н) за один и тот же период (год, сезон, месяц). Такое отношение, выраженное в процентах, или в долях от единицы, называют коэффициентом увлажнения (Куъ = К/Е н) (по Н. Н. Иванову). Коэффициент увлажнения показывает либо избыточное увлажнение (/С ув >1), если осадки превышают возможное при данной температуре испарение, либо различные степени недостаточного увлажнения (/С ув <1), если осадки меньше испаряемости.
Характер увлажнения, т. е. соотношение тепла и влаги в атмосфере, - основная причина существования природно-растительных зон на Земле.
По гидротермическим условиям выделяют несколько типов территорий:
1. Территории с избыточным увлажнением - /С ув больше 1, т. е. 100-150%. Это зоны тундр и лесотундр, а при достаточном количестве тепла - леса умеренных, тропических и экваториальных широт. Такие переувлажненные территории называют гумид-ными, а заболоченные - экстрагумидными I лат. Нит1(1и8 - влажный) 1 .
2. Территории оптимального (достаточного) увлажнения
- это узкие зоны,
где К ув около 1 (примерно 100 %). В их пре
делах наблюдается соразмерность между суммой осадков и испаряемостью. Это узкие полосы широколиственных лесов, редкостойные
переменно-влажные леса и влажные саванны.
Условия здесь благоприятны для произрастания мезофильных растений.
3. Территории умеренно-недостаточного (неустойчивого) увлажнения.
Выделяют разные степени неустойчивого увлажнения: территориям с А" ув -1- 0,6 (100-60%)
свойственны луговые степи (лесостепи) и саванны, с /С ув =0,6-0,3 (60-30%) - сухие степи, сухие саванны. Им свойствен сухой сезон,
что затрудняет земледельческое освоение из-
за частых засух.
4. Территории недостаточного увлажнения.
Выделяют аридные зоны (лат. аridis
-
сухой) с К ув = 0,3-0,1 (30 – 10 %), здесь типичны полупустыни, и экстрааридные зоны с К ув
менее 0,1 (менее 10 %) - пустыни.
На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосферным. Недостаток кислорода в почве образуется вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые приспособлены к сырым и влажным местообита-
1 Термины «гумидный» и «аридный» предложены немецким ученым А. Пенком.
ниям. Для вовлечения территорий с избыточным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необходимы осушительные мелиорации, т. е. мероприятия, направленные на улучшение водного режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).
Территорий с недостаточным увлажнением на Земле больше, чем переувлажненных. В аридных зонах земледелие без полива невозможно. Основным мелиоративным мероприятием в них является орошение - искусственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обводнение - создание источников влаги (прудов, колодцев и других водоемов) для бытовых и хозяйственных нужд и водопоя скота.
В естественных условиях в пустынях и полупустынях произрастают растения, приспособленные к сухости, - ксерофиты. Они обычно имеют мощную корневую систему, способную извлекать влагу из грунта, мелкие листья, иногда превращенные в иголочки и колючки, чтобы меньше испарять влаги, стебли и листья нередко покрыты восковым налетом. Особую группу растений среди них образуют суккуленты, которые накапливают влагу в стеблях или листьях (кактусы, агавы, алоэ). Суккуленты произрастают лишь в теплых тропических пустынях, где не бывает отрицательных температур воздуха. Животные пустынь - ксерофилы тоже разным способом приспособлены к сухости, например впадают в спячку на самый сухой период (суслики), довольствуются влагой, содержащейся в пище (некоторые грызуны).
Территориям с недостаточным увлажнением присущи засухи. В пустынях и полупустынях это ежегодные явления. В степях, которые часто называют засушливой зоной, и в лесостепях засухи случаются летом один раз в несколько лет, иногда захватывают конец весны - начало осени. Засуха - это длительный (1-3 месяца) период без дождя или с очень малым количеством осадков, при по-
вышенной температуре и пониженной абсолютной и относительной влажности воздуха и почвы. Различают атмосферную и почвенную засухи. Атмосферная засуха наступает раньше. Из-за высоких температур и большого дефицита влаги резко возрастает транспирация растений, корни не успевают подавать листьям влагу, и они увядают. Почвенная засуха выражается в иссушении почвы, из-за чего нормальная жизнедеятельность растений полностью нарушается и они погибают. Почвенная засуха короче атмосферной за счет весенних запасов влаги в почве и грунтовых вод. Засухи обусловлены антициклональным режимом погоды. В антициклонах воздух опускается, адиабатически нагревается и иссушается. По периферии антициклонов возможны ветры - суховеи с высокой температурой и низкой относительной влажностью (до 10-15 %), которые усиливают испарение и еще губительнее действуют на растения.
В степях наиболее эффективно орошение при достаточном стоке рек. Дополнительными мерами служат снегонакопление - сохранившаяся стерня на полях и посадка кустарников по бровке балок, чтобы в них не сдувался снег, и снегозадержание - прикатывание снега, создание снежных валов, укрытие снега соломой с целью увеличения продолжительности снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. Эффективны также лесные полезащитные полосы, которые задерживают сток талых снеговых вод и удлиняют период снеготаяния. Ветрозащитные (ветролом-ные) лесные полосы большой длины, посаженные в несколько рядов, ослабляют скорость ветров, в том числе суховеев, и тем самым уменьшают испарение влаги.
Помимо вышеназванного коэффициента увлажнения, применяются и другие коэффициенты для характеристики увлажнения территорий, в частности радиационный индекс сухости, о котором будет сказано дальше в связи с зональностью географической оболочки.